CN104364030A - 冲压成型体的制造方法以及制造装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及冲压成型体的制造方法以及制造装置。通过具备冲头(11)、冲模(12)以及将成型原材料(13)按压于冲头(11)而进行约束的衬垫(14)的冲压成型装置,制造390MPa以上的高强度钢板制的冲压成型体(15),该冲压成型体(15)具有槽底部(15a)、与槽底部(15a)连续的棱线部(15b、15b)以及与棱线部(15b、15b)连续的纵壁部(15c、15c),在长度方向的端部形成有朝外凸缘(16)。在冲压成型时,衬垫(14)约束成型原材料(13)的要成型为槽底部(15a)的部分以及在朝外凸缘(16)的附近要成型为棱线部(15b)的部分中以与槽底部(15a)的连接部为起点的棱线部(15b)的截面周长的1/3以上的长度的部分。由此,不需要在朝外凸缘的棱线部凸缘部分设置切口,不会产生材料的成品率降低,能够可靠地成型冲压成型体(15)。

Description

冲压成型体的制造方法以及制造装置
技术领域
本发明涉及冲压成型体的制造方法以及制造装置,具体而言,涉及具有大致槽型截面且在长度方向的端部形成有朝外凸缘的390MPa以上的高强度钢板制的冲压成型体的制造方法以及制造装置,上述大致槽型截面具有槽底部、与上述槽底部连续的棱线部以及与上述棱线部连续的纵壁部。
背景技术
汽车车身的地板(以下简称为“地板”),不仅在车辆行驶时首要地承担车身的扭转刚性、弯曲刚性,而且在碰撞时承担冲击载荷的传递,并且对汽车车身的重量也具有较大影响,因此要求兼备高刚性且轻量这种二律背反的特性。地板具有:相互焊接而接合的平板状的面板(例如前围板、前地板面板、后地板面板等);通过焊接而朝向这些平板状的面板的车宽方向固定配置来提高地板的刚性、强度的具有大致槽型截面的长条的梁类(例如地板横梁、座椅横梁等);以及朝向车身前后方向固定配置来提高地板的刚性、强度的具有大致槽型截面的长条的梁类(下边梁、纵梁等)。例如,地板横梁通常经由形成于其长度方向的两端部的朝外凸缘,例如与前地板面板的通道部以及下边梁这样的其他部件接合。
图12A、图12B是表示地板横梁1的说明图,图12A是立体图,图12B是图12A的XII向视图。
在一般情况下,在前地板面板2的上表面(室内侧的面)上接合有地板横梁1。该地板横梁1通过将朝前地板面板2的宽度方向的大致中心鼓出形成的通道部(省略图示)与点焊于前地板面板2的宽度方向的两侧部的下边梁3连接,由此对地板进行加强。地板横梁1具有大致槽型截面,经由形成在其长度方向的两端部的朝外凸缘4点焊于通道部以及下边梁3,由此提高地板的刚性以及冲击载荷负载时的载荷传递特性。
图13A、图13B是表示地板横梁1的现有的冲压成型方法的概要的说明图。图13A是表示在通过压料环对原材料的端部施加约束力的同时进行成型的拉深成型的概要的说明图。图13B是表示使用了展开坯料6的弯曲成型的概要的说明图。
在图13A所示的基于拉深成型的冲压成型中,对成型原材料5成型余料部5a,在沿着切断线5b切断余料部5a之后使凸缘5c立起。此外,在图13B所示的基于弯曲成型的冲压成型中,对具有展开坯料形状的展开坯料6进行基于弯曲成型的冲压成型。一直以来,地板横梁1通过进行图13A所示的基于拉深成型的冲压成型或者图13B所示的基于弯曲成型的冲压成型来成型。从提高材料的成品率的观点出发,与伴随有余料部5a的切断的基于拉深成型的冲压成型相比,基于弯曲成型的冲压成型更优选。
地板横梁1是承担提高汽车车身的刚性、吸收侧面碰撞(侧撞)时的碰撞载荷的任务的重要的构造部件。因此,近年来,从提高轻量化以及碰撞安全性的观点出发,更薄且强度更高的高强度钢板、例如抗拉强度为390MPa以上的高强度钢板(高强度钢板或者高强度钢)被用作为地板横梁1的原材料。但是,由于高强度钢板的成型性并不良好,因此地板横梁1的设计自由度较低成为问题。
参照图12A以及图12B进行具体说明。在地板横梁1的端部的整周形成有连续的朝外凸缘4,且获得某种程度的长度的凸缘宽度,对于提高地板横梁1与前地板面板2的通道部、下边梁3之间的接合强度的强度以及扭转刚性,而提高地板的刚性以及冲击载荷负载时的载荷传递特性是优选的。
但是,当要在地板横梁1的端部的整周形成连续的朝外凸缘4,且获得某种程度的长度的凸缘宽度时,在基本上与朝外凸缘4的棱线部的外周相当的凸缘部分(以下,称作“棱线部凸缘部分”)产生伸长凸缘裂纹,在棱线部1a的朝外凸缘4的附近部1b产生褶皱,难以获得所期望的形状。地板横梁1的材料强度越高、朝外凸缘4的棱线部凸缘部分4a的成型中的伸长凸缘率越高的形状(即,例如图12B中的截面壁角度θ越陡峭,并且凸缘高度越高),则越容易产生这些成型不良。
地板横梁1存在为了实现汽车车身的轻量化而高强度化的倾向,此外存在由于性能、与其他部件之间的接合部形状的关系而设计成伸长凸缘率较高的形状的倾向,因此在现有的冲压成型法中难以实现包括棱线部凸缘部分4a的连续的朝外凸缘4的成型。因此,现状为,即便甘心忍受地板横梁1的性能降低,由于这种冲压成型技术上的限制,也必须在由高强度钢板构成的地板横梁1的朝外凸缘4的棱线部凸缘部分4a上如图12A以及图12B所示那样设置切口。
在专利文献1~3中公开的发明为,虽然未意图地板横梁1的成型,但通过对模具的衬垫机构下功夫,来解决高强度材料的冲压成型品的形状冻结不良。这些发明根据冲头顶部和按压冲头顶部相对的部分(槽底部)的至少一部分的衬垫之间的位置关系,有意图地使成型中的原材料产生挠曲,由此实现成型后的形状冻结性的提高。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第4438468号说明书
专利文献2:日本特开2009-255116号公报
专利文献3:日本特开2012-051005号公报
发明内容
发明要解决的课题
即使基于专利文献1~3所公开的现有的发明,也难以对作为如下的冲压成型体的地板横梁1进行成型,该冲压成型体为390MPa以上的高强度钢板制的冲压成型体,不在朝外凸缘4的棱线部凸缘部分4a设置切口、不产生材料的成品率降低,具有具备槽底部、棱线部和纵壁部的大致槽型截面,在长度方向的端部中、遍及上述棱线部和其两侧的上述槽底部以及上述纵壁部的各自的至少一部分的范围内形成朝外凸缘。
本发明的目的在于,提供制造冲压成型体的方法以及装置,该冲压成型体为390MPa以上的高强度钢板制的冲压成型体,不在朝外凸缘的棱线部凸缘部分设置切口、不产生材料的成品率降低,例如地板横梁那样的具有具备槽底部、棱线部和纵壁部的大致槽型截面,在长度方向的端部中、遍及上述棱线部和其两侧的上述槽底部以及上述纵壁部的各自的至少一部分的范围内形成朝外凸缘。
用于解决课题的手段
本发明如以下所述。
[1]一种冲压成型体的制造方法,通过具备冲头、冲模以及将成型原材料按压于上述冲头而进行约束的衬垫的冲压成型装置对上述成型原材料进行冲压成型,由此制造390MPa以上的高强度钢板制的冲压成型体,该冲压成型体具有具备槽底部、与上述槽底部连续的棱线部以及与上述棱线部连续的纵壁部的大致槽型截面,在长度方向的端部中、遍及上述棱线部和其两侧的上述槽底部以及上述纵壁部的各自的至少一部分的范围内形成有朝外凸缘,其特征在于,具有:
第一工序,上述衬垫约束上述成型原材料的要成型为上述槽底部的部分以及要成型为上述棱线部的部分的至少一部分,而进行冲压成型;以及
第二工序,对在上述第一工序中无法成型的部分进行冲压成型。
[2]在[1]所记载的冲压成型体的制造方法中,其特征在于,上述衬垫约束以与上述槽底部的连接部为起点的上述棱线部的截面周长的1/3以上的长度的部分。
[3]在[1]或[2]所记载的冲压成型体的制造方法中,其特征在于,在要成型为上述棱线部的部分的长度方向上,在从上述朝外凸缘的根部起的上述棱线部延伸的方向的规定范围内,上述衬垫约束要成型为上述棱线部的部分。
[4]在[1]至[3]任一项所记载的冲压成型体的制造方法中,其特征在于,上述冲压成型体具有还具备与上述纵壁部连续的曲线部以及与上述曲线部连续的凸缘的大致槽型截面。
[5]在[1]至[4]任一项所记载的冲压成型体的制造方法中,其特征在于,上述冲压成型为弯曲成型。
[6]在[1]至[4]任一项所记载的冲压成型体的制造方法中,其特征在于,上述冲压成型为拉深成型。
[7]一种冲压成型体的制造装置,具备冲头、冲模以及将成型原材料按压于上述冲头而进行约束的衬垫,制造390MPa以上的高强度钢板制的冲压成型体,该冲压成型体具有具备槽底部、与上述槽底部连续的棱线部以及与上述棱线部连续的纵壁部的大致槽型截面,在长度方向的端部中、遍及上述棱线部和其两侧的上述槽底部以及上述纵壁部的各自的至少一部分的范围内形成有朝外凸缘,其特征在于,
上述衬垫为约束上述成型原材料的要成型为上述槽底部的部分以及要成型为上述棱线部的部分的至少一部分的形状。
[8]在[7]所记载的冲压成型体的制造装置中,其特征在于,上述衬垫为约束以与上述槽底部的连接部为起点的上述棱线部的截面周长的1/3以上的长度的部分的形状。
[9]在[7]或[8]所记载的冲压成型体的制造装置中,其特征在于,在要成型为上述棱线部的部分的长度方向上,在从上述朝外凸缘的根部起的上述棱线部延伸的方向的规定范围内,上述衬垫约束要成型为上述棱线部的部分。
[10]在[7]至[9]任一项所记载的冲压成型体的制造装置中,其特征在于,上述冲压成型体具有还具备与上述纵壁部连续的曲线部以及与上述曲线部连续的凸缘的大致槽型截面。
[11]在[7]至[9]任一项所记载的冲压成型体的制造装置中,其特征在于,上述冲压成型为弯曲成型。
[12]在[7]至[9]任一项所记载的冲压成型体的制造装置中,其特征在于,上述冲压成型为拉深成型。
另外,专利文献1~3所公开的发明中的衬垫,对冲头顶部与按压冲头顶部相对的部分(槽底部)的至少一部分的衬垫之间的位置关系下工夫,本发明的衬垫具有还有意图地按压棱线部的形状,在这一点上本发明与专利文献1~3所公开的发明不同。
发明的效果
根据本发明,能够不在朝外凸缘的棱线部凸缘部分设置切口、不会产生材料的成品率降低,而可靠地成型390MPa以上的高强度钢板制的冲压成型体,该冲压成型体具有具备槽底部、棱线部和纵壁部的大致槽型截面,在长度方向的端部中、遍及上述棱线部和其两侧的上述槽底部以及上述纵壁部的各自的至少一部分的范围内形成有朝外凸缘。
附图说明
图1A是示意性地表示实施方式的冲压成型体的制造装置的概要构成以及第一工序的图。
图1B是表示在本实施方式中制造的冲压成型体的横截面形状的截面图。
图1C是表示第一工序中的棱线衬垫周边的构成的立体图。
图1D是从长度方向的侧方观察在本实施方式中制造的冲压成型体的图。
图2A是解析例1的冲压成型体的立体图。
图2B是图2A的II向视图。
图2C是解析例1的冲压成型体的横截面图。
图3A是表示本发明方法的成型时的冲头、冲模和成型原材料的立体图。
图3B是表示本发明方法的成型时的冲头、棱线衬垫和成型原材料的立体图。
图3C是放大表示图3B的四方框部的立体图。
图3D是图3C的III-III截面图。
图4A是表示现有方法的成型时的冲头、冲模、衬垫和成型原材料的立体图。
图4B是表示现有方法的成型时的冲头、衬垫和成型原材料的立体图。
图4C是放大表示图4B的四方框部的立体图。
图5A是表示解析例1的衬垫对成型原材料的按压角度与朝外凸缘的棱线部凸缘部分的端部的板厚减少率最大值之间的关系的数值解析结果的特性图。
图5B是表示解析例1中的评价对象即板厚减少率的评价位置(担心裂纹部)的图。
图6A是解析例2的冲压成型体的立体图。
图6B是图6A的VI向视图。
图6C是解析例2的冲压成型体的横截面图。
图7A是表示本发明方法的成型时的冲头、冲模、棱线衬垫和成型原材料的立体图。
图7B是表示本发明方法的成型时的冲头、棱线衬垫和成型原材料的立体图。
图7C是放大表示图7B的四方框部的立体图。
图7D是图7C的VII-VII截面图。
图8A是表示现有方法的成型时的冲头和冲模的立体图。
图8B是表示现有方法的成型时的冲头、衬垫和成型原材料的立体图。
图8C是放大表示图8B的四方框部的立体图。
图9A是表示解析例2的衬垫对成型原材料的按压角度与朝外凸缘的棱线部凸缘部分的根部附近的板厚减少率最小值之间的关系的数值解析结果的特性图。
图9B是表示解析例2中的评价对象即板厚减少率的评价位置(担心褶皱部)的图。
图10A是解析例3的冲压成型体的立体图。
图10B是图10A的X向视图。
图10C是解析例3的冲压成型体的横截面图。
图11A是用于对本发明方法的板厚减少率的评价位置(担心裂纹部)处的板厚减少率最大值进行说明的图。
图11B是用于对现有方法的板厚减少率的评价位置(担心裂纹部)处的板厚减少率最大值进行说明的图。
图12A是地板横梁的立体图。
图12B是图12A的XII向视图。
图13A是表示拉深成型的概要的说明图。
图13B是表示弯曲成型的概要的说明图。
具体实施方式
以下,参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。
图1A~图1D是概念性地表示应用了本发明的实施方式的冲压成型体的制造方法以及制造装置的特征的说明图。图1A是示意性地表示实施方式的冲压成型体的制造装置的概要构成以及第一工序的图。图1B是表示在本实施方式中制造的冲压成型体的横截面形状的截面图。图1C是表示第一工序的棱线衬垫周边的构成的立体图。图1D是从长度方向的侧方观察在本实施方式中制造的冲压成型体的图。另外,在图1B、图1D中,用粗线表示板厚。
1.冲压成型体
如图1B所示,在本实施方式中制造的冲压成型体,为长条状且390MPa以上的高强度钢板制的冲压成型体15,具有大致槽型截面,该大致槽型截面具有:槽底部15a;与槽底部15a连续的棱线部15b、15b;与棱线部15b、15b连续的纵壁部15c、15c;与纵壁部15c、15c连续的曲线部15d、15d;以及与曲线部15d、15d连续的凸缘15e、15e的。以沿着长度方向的端部的整周、即槽底部15a、棱线部15b、15b、纵壁部15c、15c、曲线部15d、15d以及凸缘15e、15e的方式,形成有朝外凸缘16。
与图12A、图12B所示的冲压成型体不同,在本实施方式中制造的冲压成型体15,是在朝外凸缘16的棱线部凸缘部分16a不具有切口的冲压成型体。
此外,在本实施方式中制造的冲压成型体15的截面高度为20mm以上。此外,从确保点焊、激光焊接或者等离子焊接等的连续焊接的区域这种观点出发,朝外凸缘16的凸缘宽度至少在槽底部15a、棱线部15b、纵壁部15c的一部分、在凸缘平坦部为5mm程度以上。此外,即便在棱线部15b不进行接合,从确保碰撞特性、扭转刚性等性能的观点出发也为2mm程度以上。
另外,在本实施方式中,对具有图1B所示的帽型的大致槽型截面的冲压成型体进行说明,但只要是具有至少具备槽底部15a、棱线部15b、15b和纵壁部15c、15c的大致槽型截面的冲压成型体,就能够应用本发明。
此外,对在长度方向的端部的整周形成有朝外凸缘16的例子进行说明,但只要是形成有包括棱线部凸缘部分16a的朝外凸缘16、换言之在遍及棱线部15b和其两侧的槽底部15a以及纵壁部15c的各自的至少一部分的范围内形成有朝外凸缘16的冲压成型体,就能够应用本发明。
2.冲压成型体的制造装置(冲压成型装置)
如图1A所示,冲压成型装置10具备冲头11、冲模12以及将成型原材料13按压于冲头11并进行约束的衬垫14。在本实施方式中,如以下所述那样,衬垫14不仅约束成型原材料13中的要成型为槽底部15a的部分、还约束要成型为棱线部15b、15b的部分,因此将其称作棱线衬垫。
棱线衬垫14成为约束成型原材料13中的要成型为槽底部15a的部分以及在朝外凸缘16的附近要成型为棱线部15b、15b的部分的形状。
在公知的衬垫中,约束要成型为槽底部15a的部分,但不约束要成型为棱线部15b、15b的部分。与此相对,棱线衬垫14不仅约束要成型为槽底部15a的部分,还约束在朝外凸缘16的附近要成型为棱线部15b、15b的部分。根据棱线衬垫14,通过仅利用大概棱线衬垫14的一部分的材料来伸出,由此形成棱线衬垫14的形状。由此,能够抑制棱线衬垫14所抵接的部分的周边的材料移动,而能够抑制成为裂纹、褶皱的主要原因的周边的材料的伸长、收缩变形,因此能够减少凸缘16的棱线部凸缘部分16a处的伸长凸缘裂纹、棱线15b的凸缘16的附近部(参照图12A的附近部1b)处的褶皱的产生。
棱线衬垫14具有的效果为,抑制由于使朝外凸缘16附近的棱线部15b的形状伸出成型而引起的周边材料的移动。因而,优选约束要成型为棱线部15b的部分中、以连接部15a-b为起点的棱线部15b、15b的截面周长的1/3以上长度的部分,更优选约束要成型为棱线部15b的部分的截面周长的整体。在该情况下,只要是按压纵壁部15c的极小一部分、例如在棱线部15b的基础上按压纵壁部15c的20mm以下长度的部分的程度的形状,就难以产生衬垫载荷不足而无法完全按压这种问题,因此被允许作为本发明中的衬垫。
此外,在要成型为棱线部15b的部分的长度方向上由棱线衬垫14约束的范围(图1D所示的l),优选成为朝外凸缘16的附近、即从朝外凸缘16的根部起棱线部15b延伸的方向的规定范围的至少一部分。规定范围与朝外凸缘16的棱线部凸缘部分16a的凸缘宽度为相同程度即可。例如,如果朝外凸缘16的棱线部凸缘部分16a的凸缘宽度为20mm,则规定范围也为20mm程度,如果棱线部凸缘部分16a的凸缘宽度为30mm,则规定范围也为30mm程度。在该情况下,不需要在该规定范围的整个区域内约束要成型为棱线部15b的部分,也可以在规定范围的一部分约束要成型为棱线部15b的部分。
上述以外的棱线衬垫14的尺寸、材质等其他要素,也可以与公知的衬垫相同。
3.冲压成型体的制造方法
在冲压成型装置10中,在使用棱线衬垫14对成型原材料13中、要成型为槽底部15a的部分以及在朝外凸缘16的附近要成型为棱线部15b、15b的部分进行约束的同时,进行冲压成型。
为了对通过该冲压成型(第一次冲压成型)无法成型的部分进行成型,而进行后续工序即第二次冲压成型。通过第一次冲压成型无法成型的部分,具体而言,如在图1D中用斜线表示的那样,是位于由棱线衬垫14约束的棱线部15b正下方的部分。为了对在图1D中用斜线表示的部分、即要成型为纵壁部15c、15c的一部分的部分、要成型为曲线部15d、15d的一部分的部分、以及要成型为凸缘15e、15e的一部分的部分进行成型,而进行后续工序即第二次冲压成型。
在第二次冲压成型中,可以是不使用衬垫而仅使用冲模和冲头的冲压成型(模锻冲压成型),也可以是使用通常的衬垫的冲压成型。
另外,根据由棱线衬垫14约束的区域,也有时会具有在第一次冲压成型中未成型的要成型为棱线部15b的部分的剩余部分。在该情况下,在第二次冲压成型中,还对该要成型为棱线部15b的部分的剩余部分进行冲压成型。例如,在通过第一次冲压成型而要成型为棱线部15b的部分的1/3被成型的情况下,通过第二次冲压成型对要成型为棱线部15b的部分的剩余的2/3进行成型。
如以上那样,通过利用具备冲头11、冲模12以及将成型原材料13按压于冲头11并进行约束的棱线衬垫14的冲压成型装置对成型原材料13进行冲压成型(第一次冲压成型、第二次冲压成型),由此能够制造长条状且390MPa以上的高强度钢板制的冲压成型体15,如图1A所示,该冲压成型体15具有具备槽底部15a、与槽底部15a连续的棱线部15b、15b、与棱线部15b、15b连续的纵壁部15c、15c、与纵壁部15c、15c连续的曲线部15d、15d以及与曲线部15d、15d连续的凸缘15e、15e的大致槽型截面,在长度方向的端部的整周形成有朝外凸缘16。
另外,由于进行第二次冲压成型,所以在与冲压成型时的棱线衬垫14的端部相当的、棱线部15b与纵壁部15c的边界部分,形成有0.1mm以上的凹凸形状部。
以下,参照基于有限元法的数值解析结果,来说明使用棱线衬垫14不仅约束要成型为槽底部15a的部分而且还约束在朝外凸缘16的附近成型为棱线部15b、15b的部分来进行冲压成型的理由。
[解析例1]
图2A~图2C是表示解析例1的冲压成型体20的形状的说明图。图2A是冲压成型体20的立体图,图2B是图2A的II向视图,图2C是冲压成型体20的横截面图(朝外凸缘20f未图示)。
解析例1的冲压成型体20由高强度钢板(590MPa级DP钢)形成,板厚为1.4mm。
冲压成型体20具有槽底部20a、与槽底部20a连续的棱线部20b、20b、与棱线部20b、20b连续的纵壁部20c、20c、与纵壁部20c、20c连续的曲线部20d、20d以及与曲线部20d、20d连续的凸缘20e、20e。棱线部20b、20b的板内侧的曲率半径为12mm。
在冲压成型体20的长度方向的两端部的整周形成有朝外凸缘20f,棱线部凸缘部分20g成为曲线部分。朝外凸缘20f的凸缘宽度为,在以沿着槽底部20a的方式形成的部分为25mm,在以沿着纵壁部20c、20c的方式形成的部分为30mm。
冲压成型体20的截面壁角度为70度,截面高度为100mm。在解析例1中,通过基于使用了展开坯料的弯曲成型的冲压成型来制造冲压成型体20。
图3A是表示本发明方法的成型时的冲头(下模)21、冲模(上模)22和成型原材料24的立体图。图3B是表示本发明方法的成型时的冲头(下模)21、棱线衬垫25和成型原材料24的立体图。图3C是放大表示图3B的四方框部的立体图。图3D是图3C的III-III截面图。
另一方面,图4A是表示现有方法的成型时的冲头(下模)21、冲模(上模)22、衬垫23和成型原材料24的立体图。图4B是表示现有方法的成型时的冲头(下模)21、衬垫23和成型原材料24的立体图。图4C是放大表示图4B的四方框部的立体图。
图5A是表示衬垫23、25对成型原材料24的按压角度与形成于冲压成型体20的朝外凸缘20f的棱线凸缘部分20g的端部处的板厚减少率最大值之间的关系的数值解析结果的特性图。图5B表示解析例1中的评价对象即板厚减少率的评价位置(用虚线包围的范围、担心裂纹部)。按压角度意味着,将成型原材料24的要成型为棱线部20b的部分中、与槽底部20a连接的连接部的位置设为0度,而衬垫23、25所约束的棱线部20b的范围的中心角度。此外,当板厚减少率最大值变大时,会产生伸长凸缘裂纹。
在现有方法、即使用通常的衬垫23的弯曲成型中,如图4A~图4C所示,衬垫23仅约束成型原材料24中的要成型为槽底部20a的部分的整体或者一部分。即,要成型为棱线部20b的部分为不约束的形状,按压角度为0°。
在该情况下,如图5A所示,可知棱线部凸缘部分20g的端部处的板厚减少率最大值成为远超过30%的36%程度的值,产生伸长凸缘裂纹的可能性较高。
与此相对,在本发明方法、即使用棱线衬垫25的弯曲成型中,如图3A~图3D所示,棱线衬垫25在朝外凸缘20f的附近(从朝外凸缘20f的根部起向棱线部20b延伸的方向为10mm以内的范围),除了约束要成型为槽底部20a的部分,还约束要成型为棱线部20b的部分。
然后,在使棱线衬垫25约束成型原材料24的区域在要成型为棱线部20b的部分中、以连接部为起点而变化为棱线部20b的截面周长的1/3、2/3、整体的条件下,进行了解析。
在该情况下,如图5A所示,可知棱线衬垫25约束成型原材料24的区域(按压角度)越大,则棱线部凸缘部分20g处的板厚减少率最大值越被抑制。尤其是在所约束的区域为1/3以上的情况下抑制效果显著,能够避免伸长凸缘裂纹。
[解析例2]
图6A~图6C是表示解析例2的冲压成型体30的形状的说明图。图6A是冲压成型体30的立体图,图6B是图6A的VI向视图,图6C是冲压成型体30的横截面图(朝外凸缘30f未图示)。
解析例2的冲压成型体30由高强度钢板(590MPa级DP钢)形成,板厚为1.4mm。
冲压成型体30具有槽底部30a、与槽底部30a连续的棱线部30b、30b、与棱线部30b、30b连续的纵壁部30c、30c、与纵壁部30c、30c连续的曲线部30d、30d、以及与曲线部30d、30d连续的凸缘30e、30e。棱线部30b、30b的板内侧的曲率半径为12mm。
在冲压成型体30的长度方向的两端部的整周形成有朝外凸缘30f,棱线部凸缘部分30g成为曲线部分。朝外凸缘30f的凸缘宽度为,在以沿着槽底部30a的方式形成的部分为20mm,在以沿着纵壁部30c、30c的方式形成的部分为25mm。
冲压成型体30的截面壁角度为82度,截面高度为60mm。在解析例2中,通过基于使用了展开坯料的弯曲成型的冲压成型来制造冲压成型体30。
图7A是表示本发明方法的成型时的冲头(下模)31、冲模(上模)32、棱线衬垫35和成型原材料34的立体图。图7B是表示本发明方法的成型时的冲头(下模)31、棱线衬垫35和成型原材料34的立体图。图7C是放大表示图7B的四方框部的立体图。图7D是图7C的VII-VII截面图。
另一方面,图8A是表示现有方法的成型时的冲头(下模)31和冲模(上模)32的立体图。图8B是表示现有方法的成型时的冲头(下模)31、衬垫33和成型原材料34的立体图。图8C是放大表示图8B的四方框部的立体图。
图9A是表示衬垫33、35对成型原材料34的按压角度与形成于冲压成型体30的朝外凸缘30f的棱线部凸缘部分30g的根部附近的板厚减少率最小值之间的关系的数值解析结果的特性图。图9B表示解析例2中的评价对象即板厚减少率的评价位置(用虚线包围的范围、担心褶皱部)。按压角度意味着,将成型原材料34的要成型为棱线部30b的部分中、与槽底部30a连接的连接部设为0度,而衬垫33、35所约束的棱线部30b的范围的中心角度。此外,当板厚减少率最小值变小时,产生褶皱的可能性变高。
在现有方法、即使用通常的衬垫33的弯曲成型中,如图8A~图8C所示,衬垫33仅约束成型原材料34的要成型为槽底部30a的部分。即,要成型为棱线部30b的部分为不约束的形状,按压角度为0°。
在该情况下,如图9A所示,可知棱线部凸缘部分30g的根部附近的板厚减少率最小值成为-65%程度的值,在棱线部30b的凸缘30f的附近部30b-1明显产生褶皱。
与此相对,在本发明方法、即使用棱线衬垫35的弯曲成型中,如图7A~图7D所示,棱线衬垫35在朝外凸缘30f的附近(从朝外凸缘30f的根部起向棱线部30b延伸的方向为10mm以内的范围),除了约束要成型为槽底部30a的部分,还约束要成型为棱线部30b的部分。
然后,在使棱线衬垫35约束成型原材料34的区域在要成型为棱线部30b的部分中、以连接部为起点而变化为棱线部30b的截面周长的1/3、2/3、整体的条件下,进行了解析。
在该情况下,如图9A所示,可知棱线衬垫35约束成型原材料34的区域(按压角度)越大,则棱线部30b的凸缘30f的附近部30b-1处的增厚越被抑制。根据本解析结果可知,由于原本为难以抑制褶皱的形状,所以增厚量较大,而希望通过使约束棱线部30b的区域成为2/3以上来将增厚率抑制为不足20%,但即便约束棱线部30b的区域为1/3程度以上,与通常衬垫的情况相比,担心产生褶皱的部分的增厚也被抑制为一半以下,棱线衬垫35带来的增厚抑制效果非常大。
[解析例3]
在解析例1、2中对冷轧钢板进行了说明,但也能够将本发明应用于热轧钢板。
图10A~图10C是表示解析例3的冲压成型体40的形状的说明图。图10A是冲压成型体40的立体图,图10B是图10A的X向视图,图10C是冲压成型体40的横截面图(朝外凸缘40f未图示)。
解析例3的冲压成型体20由高强度钢板(590MPa级热轧钢)形成,板厚为2.9mm。
冲压成型体40具有槽底部40a、与槽底部40a连续的棱线部40b、40b、以及与棱线部40b、40b连续的纵壁部40c、40c。
在冲压成型体40的长度方向的两端部的整周形成有朝外凸缘40f,棱线部凸缘部分40g成为曲线部分。
冲压成型体40的截面壁角度为82度,截面高度为50mm。在解析例3中,通过基于使用了展开坯料的弯曲成型的冲压成型来制造冲压成型体20。
在解析例3中,也对现有方法和本发明方法进行比较,在现有方法中,使用约束要成型为槽底部40a的部分、但不约束要成型为棱线部40b、40b的部分的衬垫,在本发明方法中,使用不仅约束要成型为槽底部40a的部分、还约束在朝外凸缘40f的附近要成型为棱线部40b、40b的部分的棱线衬垫。
如图11B所示,在现有方法中,板厚减少率的评价位置(用虚线包围的范围、担心裂纹部)处的板厚减少率最大值成为20%程度的值。与此相对,在本发明方法中,板厚减少率的评价位置(用虚线包围的范围、担心裂纹部)处的板厚减少率最大值被抑制为14%程度的值。
以上,将本发明与各种实施方式一起进行了说明,但本发明并不限定于这些实施方式,能够在本发明的范围内进行变更等。
例如,在各解析例中,将冲压成型为弯曲成型的情况作为例子,但本发明并不限定于此,冲压成型也可以是拉深成型。
此外,将下模由冲头构成并且上模由冲模以及衬垫构成的方式作为例子,但本发明并不限定于该方式。当然也可以成为使上下的模具相反的构造,即上模由冲头构成并且下模由冲模以及衬垫构成。
产业上的可利用性
本发明并仅限于制造地板横梁,还能够利用于制造390MPa以上的高强度钢板制的冲压成型体,该冲压成型体具有具备槽底部、与上述槽底部连续的棱线部以及与上述棱线部连续的纵壁部的大致槽型截面,在长度方向的端部中、遍及上述棱线部和其两侧的上述槽底部以及上述纵壁部的各自的至少一部分的范围内形成朝外凸缘。

Claims (12)

1.一种冲压成型体的制造方法,
通过具备冲头、冲模以及将成型原材料按压于上述冲头而进行约束的衬垫的冲压成型装置对上述成型原材料进行冲压成型,
由此制造390MPa以上的高强度钢板制的冲压成型体,该冲压成型体具有具备槽底部、与上述槽底部连续的棱线部以及与上述棱线部连续的纵壁部的大致槽型截面,在长度方向的端部中、遍及上述棱线部和其两侧的上述槽底部以及上述纵壁部的各自的至少一部分的范围内形成有朝外凸缘,
该冲压成型体的制造方法的特征在于,具有:
第一工序,上述衬垫约束上述成型原材料的要成型为上述槽底部的部分以及要成型为上述棱线部的部分的至少一部分,而进行冲压成型;以及
第二工序,对在上述第一工序中无法成型的部分进行冲压成型。
2.如权利要求1所述的冲压成型体的制造方法,其特征在于,
上述衬垫约束以与上述槽底部的连接部为起点的上述棱线部的截面周长的1/3以上的长度的部分。
3.如权利要求1或2所述的冲压成型体的制造方法,其特征在于,
在要成型为上述棱线部的部分的长度方向上,在从上述朝外凸缘的根部起的上述棱线部延伸的方向的规定范围内,上述衬垫约束要成型为上述棱线部的部分。
4.如权利要求1至3任一项所述的冲压成型体的制造方法,其特征在于,
上述冲压成型体具有还具备与上述纵壁部连续的曲线部以及与上述曲线部连续的凸缘的大致槽型截面。
5.如权利要求1至4任一项所述的冲压成型体的制造方法,其特征在于,上述冲压成型为弯曲成型。
6.如权利要求1至4任一项所述的冲压成型体的制造方法,其特征在于,上述冲压成型为拉深成型。
7.一种冲压成型体的制造装置,
具备冲头、冲模以及将成型原材料按压于上述冲头而进行约束的衬垫,
制造390MPa以上的高强度钢板制的冲压成型体,该冲压成型体具有具备槽底部、与上述槽底部连续的棱线部以及与上述棱线部连续的纵壁部的大致槽型截面,在长度方向的端部中、遍及上述棱线部和其两侧的上述槽底部以及上述纵壁部的各自的至少一部分的范围内形成有朝外凸缘,
该冲压成型体的制造装置的特征在于,
上述衬垫为约束上述成型原材料的要成型为上述槽底部的部分以及要成型为上述棱线部的部分的至少一部分的形状。
8.如权利要求7所述的冲压成型体的制造装置,其特征在于,
上述衬垫为约束以与上述槽底部的连接部为起点的上述棱线部的截面周长的1/3以上的长度的部分的形状。
9.如权利要求7或8所述的冲压成型体的制造装置,其特征在于,
在要成型为上述棱线部的部分的长度方向上,在从上述朝外凸缘的根部起的上述棱线部延伸的方向的规定范围内,上述衬垫约束要成型为上述棱线部的部分。
10.如权利要求7至9任一项所述的冲压成型体的制造装置,其特征在于,
上述冲压成型体具有还具备与上述纵壁部连续的曲线部以及与上述曲线部连续的凸缘的大致槽型截面。
11.如权利要求7至10任一项所述的冲压成型体的制造装置,其特征在于,
上述冲压成型为弯曲成型。
12.如权利要求7至10任一项所述的冲压成型体的制造装置,其特征在于,
上述冲压成型为拉深成型。
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